基于Solid65和Solid45有限单元的素夯土墙体数值建模及计算分析

1.1 单元说明solid45 单元用于构造三维固体结构.单元通过8 个节点来定义,每个节点有3 个沿着xyz 方向平移的自由度.单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力.类似的单元有适用于各向异性材料的solid64单元。

Solid45单元的更高阶单元是solid95。

1.2 输入数据单元由8 个节点和各向同性的材料参数来定义.各向同性材料方向对应于单元坐标系方向.单元载荷包括节点载荷和单元载荷.keypoint(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函数。

Keypoint (5)和keypoint (6)提供不同的单元输出选项。

1.3solid45 单元输入数据摘要单元名称solid45节点I，J，K，L，M，N，O，P节点自由度UX，UY，UZ材料参数EX，EY，EZ，(PRXY，PRYZ，PRXZ or NUX，Y NUYZ，NUXZ)，ALPX，ALPY，ALPZ，DENS，GXY，GYZ，GXZ，DAMP表面载荷压力s ------ 面1 (J-I-L-K，表面2 (I-J-N-M)，表面3 (J-K-O-N)，表面4 (K-L-P-O，表面5 (L-I-M-P)，表面6 (M-N-O-P)体载荷温度——T(I)，T(J)，T(K)，T(L)，T(M)，T(N)，T(O), T (P);热流量一一FL(I), FL( J), FL( K), FL ( L), FL (M ), FL( N)，FL( O) FL( P)特殊功能塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形,大应变,单元死活KEYPOINT(1)—0 —包括附加的位移形函数1——不包括附加的位移形函数KEYPOINT(2)——依据KEYPlONT(带,或者不带附加的位移形函数，执行完全积分1――带砂漏控制的均匀缩减积分，不带附加的位移形函数(KEYPOINT(自动设置为1)KEYPOINT(4)—0 —单元坐标系平行于整体坐标系1 ---- 单元坐标系沿单元I-J 一侧KEYPOINT(5)—0 —基本单元解1 ——在所有积分点上重复基本解2 ——节点应力解KEYPOINT(6)—0 —基本单元解1——附带表面I-J-N-M的表面解2——表面I-J-N-M和表面K-L-P-O的表面解(表面解只对线性材料可用)3 附带每个积分点的非线性解4——非零压力表面的表面解KEYPOINT(9)—0 —没有提供初始应力的用户子程序(默认情况)1 ——从用户子程序中读入初始应力数据1.4 输出数据与单元结果相联系的结果输出主要有两种方式(1)节点位移和所有节点结果.(2)结果输出表中给出的附加的单元输出.单元应力方向平行于单元坐标系.表面应力输出是在表面坐标系且可以在任何表面(KEYPOINT(6))SOLID45单元的结果输出名称EINODESMATVOLUXC,YC,ZCPRESTEMPFLUENS:X,Y,Z,XY,YZ,XZS;1,2,3S:INTS:EQVEPEL:1,2,3EPEL:EQVEPTH:EQVEPPL:EQVEPCR:EQVEPSW定义单元号节点-I,J,K,L,M,N,O,P材料编号体积结果输出位置节点J,I,L,K勺P2;JK0N勺P3;KLPC的P4;LIMP的P5;MNOP的P6温度T(I) ,T(J),T(K),T(L),T(M),T(N),T(O),T(P)OYRYYYY3YYYYYYYY-Y111热流量YFL(I)FL(J)FL(K)FL(L)FL(M)FL(N)FL(O)FL(P) 应力主应力应力强度等效MISES应力主弹性应变等效弹性应变等效热应变等效塑性应变等效蠕变应变平均膨胀应变YEP EL:X ,Y ,Z,X Y,Y Z,弹生应变EP TH:X, Y,Z,XY,Y Z,XZ均热应变EPP L:X, Y, Z,XY,Y Z,平匀塑性应变EP CR:X, Y, Z,XY,Y Z,平匀蠕变应变NL:EPEQNL:SRATNL:SEPLNL:HPRESFACEAREATEMPEPELPRESSS(X,Y,XY)S(1,2,3)SINTSEQVLOCI:X, Y,ZP均等效塑性应变屈服表面上的迹应力和应力之比从应力-应变曲线平均等效mises 应力静水压力表面lable表面面积表面平均温度表面弹性应变(X,Y,XY)表面压力表面应力(X 轴平行于定义该表面的前面两个结点连接)表面主应力表面应力强度表面等效mises 应力积分点位置1-1111222222222丫注:1.当单元具有非线形材料时，有有非线性解输出.2.表面输出(如果KEYPOINT(是1,2或者4).3.用*GET条目可以获得质心位置的结果.等效应变是用等效泊松比来计算的:对于弹性和热问题,这个值由(MP,PRXY) 输入;对于塑性和蠕变,这个值取0.51.5 假定和限制体积等于0 的单元是不允许的.同时,单元也不允许扭曲,以至于形成两个体.所有单元必须具有8个节点.通过将K和L重合,0和P节点重合，可以定义出棱形单元.四面体单元当然也可以作出的.这些退化单元的形函数自然会退化.。

SOLID65单元计算混凝土在预应力钢筋混凝土结构中,钢筋处于单轴受力状态,应力应变关系相对比较简单,用ANSYS 模拟钢筋单元采用双折线型本构关系和随动强化准则(BKIN) 。

文中对预应力钢筋的本构关系采用双线性随动强化模型“BKIN”,屈服后弹性模量取为原始弹性模量的0. 01 倍;预应力筋采用如图1所示的应力—应变关系,并假定当应力达到极限强度时,钢筋即拉断。

图1 预应力筋的应力—应变关系Fig11 Stress - stra in curve of pres2tressed steel bars考虑到预应力筋屈服后有明显的强化段, 取屈服后的弹性模量E'=0.05E。

骨在分析计算中,采用双线性随动强化(BKIN) [ 5 ] ,将钢筋应力- 应变曲线简化成双折线形式,输入其弹性模量和屈服强度.ANSYS的SOLID65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。

它可以模拟混凝土中的加强钢筋，以及材料的拉裂和压溃现象。

定义SOLID65单元的主要有两个特殊的地方：1. 材料属性。

由于混凝土材料的复杂性，混凝土的强度准则有考虑1－5个参数的多种方法。

一般来说，强度准则的参数越多，对混凝土强度性能的描述就越准确。

SOLID65采用的是William-Warnke五参数强度模型，其中需要的材料特性可通过ANSYS材料属性定义对话框完成。

其中的9个参数的含义如下：张开裂缝的剪切传递系数闭合裂缝的剪切传递系数（上述两个变量取值区域为[0.0, 1.0]，1表示没有剪切损失而0表示裂缝完全分开不传递剪力，缺省为0）。

抗拉强度单轴抗压强度双轴抗压强度静水压力在上述静水压力下的单轴抗压强度在上述静水压力下的双轴抗压强度材料拉裂后的应力释放因子从William-Warnke五参数强度模型理论可知：在低静水压力和高静水压力状态下，混凝土的性能是不同的。

如果是低静水压力状态下，只需要输入上述的和就行了。

ANSYS 理论基础一、钢筋混凝土模型1、Solid65单元——模拟混凝土和岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元，可以模拟混凝土中的加强钢筋（或玻璃纤维、型钢等）；普通8节点三维等参元，增加针对混凝土材料参数和整体式钢筋模型；基本属性：——可以定义3种不同的加固材料；——混凝土具有开裂、压碎、塑性变形和蠕变的能力;—-加强材料只能受拉压,不能承受剪切力。

三种模型：分离式模型——把混凝土和钢筋作为不同的单元来处理，各自划分单元,或钢筋视为线单元（杆件link－spar8或管件pipe16,20）；钢筋和混凝土之间可以插入粘结单元来模拟界面的粘结和滑移；整体式模型——将钢筋分布于整个单元中，假定混凝土和钢筋粘结很好,并把单元视为连续均匀材料；组合式模型—-分层组合式：在横截面上分成许多混凝土层和若干钢筋层，并对截面的应变作出某些假设（如应变沿截面高度为直线）；或采用带钢筋膜的等参单元。

2、本构模型线性弹性、非线性弹性、弹塑性等；强度理论——Tresca、V on Mises、Druck —Prager等；3、破坏准则单轴破坏（Hongnested等）、双轴破坏（修正的莫尔库仑等）、三轴破坏（最大剪应力、Druck—Prager等），三参数、五参数模型；混凝土开裂前，采用Druck—Prager屈服面模型模拟塑性行为；开裂失效准则,采用William-Warnke五参数强度模型.4、基本数据输入混凝土：ShrCf-Op—张开裂缝的剪切传递系数,0~1ShrCf—Ol—闭合裂缝的剪切传递系数，0。

9～1UnTensSt—抗拉强度，UnCompSt—单轴抗压强度,（若取-1，则以下不必要）BiCompSt—双轴抗压强度，HydroPrs—静水压力,BiCompSt—静水压力下的双轴抗压强度，UnCompSt-静水压力下的单轴抗压强度,TenCrFac—拉应力衰减因子。

加固材料（材料号、体积率、方向角）二、其他材料模型在Ansys中，可在Help菜单中查阅各种不同单元的特性.例1、矩形截面钢筋混凝土板在中心点处作用－2mm的位移,分析板的受力、变形、开裂（采用整体模型分析法).材料性能如下:1、混凝土弹性模量E=24GPa，泊松比ν=0。

不同截面形状钢管混凝土拱架的截面压弯特性张尹;李为腾;杨博;马海曜;杨宁;张玉华【摘要】At present,the cross section forms of concrete-filled steel tubular arches which utilized in roadway support are mainly circle,square and D shape.To master the influence laws of different cross-sectional shapes on bearing property of concrete-filled steel tubular arches,compression-bending tests were carried out on specimens with different cross sections using ANSYS,and the compression-bending bearing property of three different cross sections of specimens were statistically analyzed.The results show that:with the increasing of the eccentricity,the axial compression bearing capacity reduced and the bending bearing capacity increased.The circular specimens have the best compression-bending bearing property,whose ultimate moment was 1.3 times,1.65 times and 2.8 times as large as the tested members with square,circular,D shape,and reverse D shape,respectively;and the envelope area of M-N curve was 1.44 times,1.83 times and 2.75 times as large as the above three shapes,respectively.The cross section forms had much more significant effects on the bending capacity than compressive pression-bending bearing property of D shape was affected obviously by bias direction,and which was lower in reverse bending.%目前巷道支护采用的钢管混凝土拱架的横截面形状有圆形、方形和D形.为掌握不同截面形状钢管混凝土拱架承载性能的差异,采用ANSYS对不同截面试件进行了压弯试验,统计分析了3种不同截面构件的压弯承载力.结果表明:随着偏心率增大,试件轴向抗压承载力降低,抗弯承载力提高;在截面含钢量及内部混凝土等级相同的情况下,圆形构件抗压弯承载能力最强,其极限弯矩分别是方形、D形正弯、D形反弯的1.3倍、1.65倍、2.8倍,其M-N曲线包络面积是后三者的1.44倍、1.83倍、2.75倍;截面形状对构件抗弯承载力的影响显著大于对抗压承载力的影响;D形截面构件压弯承载力受偏压方向影响明显,负偏压时承载力更低.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)001【总页数】5页(P80-84)【关键词】钢管混凝土;拱架;截面形状;压弯试验;数值模拟【作者】张尹;李为腾;杨博;马海曜;杨宁;张玉华【作者单位】山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛266580;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590;江苏建筑职业技术学院,江苏徐州221116;山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TD353随着社会发展对能源需求的不断增加，煤矿开采强度不断加大，浅部资源趋于枯竭，我国煤炭开采进一步向深部发展是必然趋势，且发展迅速。

综　述Solid65单元在混凝土结构有限元分析中的应用3司炳君　孙治国　艾庆华(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室　大连　116024) 摘　要:S plid65单元是ANSY S 软件中专门为混凝土材料定义的单元,综述了国内外利用S olid65单元分析钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构和FRP 加固混凝土结构取得的进展,总结了S olid65单元的使用方法及应该注意的事项,并给出了两个典型算例,最后指出,该单元在分析混凝土结构时存在的不足以及进一步研究的问题。

关键词:ANSY S 软件　S olid65单元　有限元分析APP LICATION OF SOLI D 65E LEMENT IN THE FINITE E LEMENT ANA LYSISOF CONCRETE STRUCTURESS i Bingjun Sun Zhiguo Ai Qinghua(S tate K ey Lab.of C oastal and O ffshore Eng.,Dalian University of T echnology Dalian 116024)Abstract :S olid65element is defined for concrete material specially in the ANSY S s oftware.The research results in analysis of RC structures ,steel 2concrete com posite structures and FRP 2strengthened concrete structures by using S olid65element are reviewed.The methods of how to use this element and s ome matters needing attention are summarized and tw o typical exam ples are provided.The limitations in the analysis of concrete structures by using this element and the aspects which should be further researched in the future are pointed out in the end of the paper.K eyw ords :ANSY S s oftware S olid65element finite element analysis3国家自然科学基金(项目号:50308027)、大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室主任基金项目(项目号:LP0504)资助。

5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。

我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。

”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。

”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。

8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。

9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。

遗憾，每个遗憾都有它的青春美。

4.方茴说：“可能人总有点什么事，是想忘也忘不了的。

”5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。

我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。

”6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。

”7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。

8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。

9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。

混凝土是目前应用最为广泛的建筑材料之一。

为了解混凝土结构的受力机理和破坏过程，在大型有限元软件ANSYS中，专门设置了Sdid65单元来模拟混凝土或钢筋混凝土结构，提供了很多缺省参数，从而为使用者提供了很大的方便。

1 Solid65单元Sdid65单元是专为混凝土、岩石等抗压能力远大于抗拉能力的非均匀材料开发的单元。

它可以模拟混凝土中的加强钢筋(或玻璃纤维、型钢等)，以及材料的拉裂和压溃现象。

1.1 几点假设1)只允许在每个积分点正交的方向开裂。

文章编号:100926825(2007)0120062202钢筋混凝土构件不同有限元模型对比分析收稿日期:2006206221作者简介:安东亚(19812),男,同济大学土木工程防灾国家重点试验室硕士研究生,上海　200092安东亚摘　要:通过采用三种模型对钢筋混凝土梁进行对比分析,发现在完全弹性阶段不同模型的计算结果并无显著差别,进入塑性阶段后简化模型会带来较大误差,如果整体结构分析中梁柱采用一维线单元模型,应对计算结果进行折减。

关键词:有限元模型,承载力曲线,钢筋混凝土结构中图分类号:TU375文献标识码:A 有限元方法是当今结构计算分析中最常用的方法,为了提高计算精度,往往需要建立较为精细的计算模型,但由于计算机能力的限制,很多时候必须采用简化模型。

钢筋混凝土结构中,由于混凝土材料本身的特殊性能以及和钢筋两种材料的组合使用,给结构的简化和分析的精度带来了麻烦。

在钢筋混凝土结构的整体分析中,不可能采用精细模型,那么所采用的简化模型精度究竟如何,文中通过构件层次上三种模型的对比分析,给出一些可供参考的结论。

1　模型计算目前钢筋混凝土结构的有限元模型一般主要有三种方式:整体式、组合式和分离式[1]。

文中利用大型通用有限元程序ANSYS对一根钢筋混凝土梁[2]采用三种模型(分离式、整体式和beam189复合截面式)进行分析对比。

实例参数:矩形截面钢筋混凝土简支梁,配有受拉主筋、受压钢筋、箍筋。

荷载以及截面配筋情况见图1,图2。

材料性能:混凝土在开裂前采用多线性随动强化本构关系,裂缝张开传递系数0.4,裂缝闭合传递系数1。

钢筋采用双线性随动硬化材料模型。

1.1　模型一 精细模型,混凝土采用solid65单元[3],考虑拉开和压碎,分离式配筋。

利用对称性,建立一半模型,见图3a ),其中节点总数:1935;单元总数:2076。

计算结果见图4。

结果曲线上a ,b ,c 三个关键点分别代表梁底部混凝土受拉开裂,底部受拉主筋开始屈服,以及梁顶部混凝土被压碎。

基于ANSYS 的钢筋混凝土力学分析1 引言由于钢筋混凝上材料性质复杂，使其表现出明显的非线性行为。

长期以来采用线弹性理论的设计方法来研究钢筋混凝上结构的应力或内力，显然不太合理，尽管有此理论是基于人量试验数据上的经验公式，还是不能准确反映混凝上的力学性能，特别是受力复杂的重要结构，必须采用三维钢筋混凝上非线性有限元方法才能很好地掌握其力学性能。

利用ANSYS 对钢筋混凝上结构弹塑性的仿真分析，可以对结构自开始受荷载直到破坏的全过程进行分析，获得不同阶段的受力性能。

2 模型的建立2.1 单元类型的选取2.1.1 混凝土单元混凝上选用SOLID65 单元。

SOLID65 单元在普通8节点三维等参元SOLID45 单元的基础上增加了针对混凝上材料参数和整体式钢筋模型，常被用来模拟钢筋混凝上和岩石等抗拉能力远大于抗拉能力的非均匀材料，可以模拟混凝土材料的开裂和压碎力学行为。

2.1.2 钢筋单元可采用杆元来模拟纵筋，一般利用空间单元LINK8 单元或空间管单元PIPE20 建立钢筋模型，与混凝上SOLID65 单元共用节点。

用COMBINE39 来模拟钢筋和混凝上之间的粘结。

2.2 材料本构关系模型2.2.1 混凝土本构模型弹塑性本构关系把服而和破坏而分开来处理。

根据弹塑性理论建立混凝上的本构关系时，必须对屈服，条件流动法则、硬化法则即塑性模型三要素做出基本假定。

ANSYS 弹塑性本构关系主要使用Mises 屈服准则或Drucker-Prager 屈服准则。

2.2.2 混凝土破坏准则一般强度准则的参数越多，对混凝土强度性能的描述就越准确，多参数模型大多基于强度试验的统计而进行曲线拟合。

ANSYS 中的混凝上材料特性用改进的William Wamke 五参数破坏破坏准则和拉应力的组合模式，其破坏而子午线和偏平而见相关文献。

2.2.3 钢筋本构模型一般采用双线形理想弹塑性模型，在ANSYS 中,钢筋可以选择经典双线性随动强化模型(BKIN) 和双线性等向强化模型(BISO) 。

SOLID453-D结构实体单元产品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP EDSOLID45单元说明solid45单元用于构造三维实体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz 方向平移的自由度.单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力。

有用于沙漏控制的缩减积分选项。

有关该单元的细节参看ANSYS, 理论参考中的SOLID45部分。

类似的单元有适用于各向异性材料的solid64单元。

Solid45单元的更高阶单元是solid95。

图 45.1 SOLID45几何描述SOLID45输入数据该单元的几何形状、结点位置、坐标系如图45.1: "SOLID45 几何描述"所示。

该单元可定义8个结点和正交各向异性材料。

正交各向异性材料方向对应于单元坐标方向。

单元坐标系方向参见坐标系部分。

单元荷载参见结点和单元荷载部分。

压力可以作为表面荷载施加在单元各个表面上，如图45.1: "SOLID45 几何描述"所示。

正压力指向单元内部。

可以输入温度和流量作为单元节点处的体载荷。

节点 I 处的温度 T(I) 默认为 TUNIF。

如果不给出其它节点处的温度，则默认等于 T(I)。

对于任何其它的输入方式，未给定的温度默认为 TUNIF。

对于流量的输入与此类似，只是默认值用零代替了 TUNIF。

KEYOPT(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函数。

KEYOPT(5)和KEYOPT(6)提供不同的单元输出选项（参见单元输出部分）。

当KEYOPT(2)=1时，该单元也支持用于沙漏控制的均匀缩减（1点）积分。

均匀缩减积分在进行非线性分析时有如下好处：•相对于完全积分选项而言，单元刚度集成和应力（应变）计算需要更少的CPU时间，而仍能获得足够精确的结果。

•当单元数量相同时，单元历史存储记录（.ESAV 和 .OSAV）的长度约为完全积分（2×2×2）的1/7。

用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件用Ansys或Abaqus分析钢管混凝土结构或构件以上两个软件国外都有人用来分析钢管混凝土结构，但建模的方法不尽相同。

关键在于钢管和混凝土本构关系的选取以及两者之间的界面处理方法，各位有没有这方面的经验能向我们大家介绍一下。

==========程序中大概只有Drucker-Prager比较适合描述受约束混凝土的本构关系，因为这个模型可以考虑 hydrostatic stress （流体静应力）的影响。

在程序中，需要输入cohesion, angle of internal friction，(one more for ANSYS is the angle of dilatancy)。

值得注意的是，两个软件确定这几个参数的公式各不相同，很是令人头疼。

其实user manuals不可能给出明确的表达式，因为到目前为止，好像没有研究把钢管的强度，混凝土的强度，含钢率等等因素（i.e. the confinement）全部在Drucker-Prager 中考虑进去。

至于两种材料的界面，日本的 Hanbin Ge曾用link element来模拟，但在他的文章中，没有详细的描述。

轴压状况下，好像可以忽略滑移。

偏压可能情况有所不同。

==========韩教授书上的混凝土应力-应变关系，可以简单理解为单向受力的混凝土本构关系（考虑了钢管的约束），因此不能用于多向应力状态下混凝土的有限元分析。

材料非线性有限元分析，需要定义材料的屈服面，流动准则，强化准则，等等。

对受约束的混凝土，还要考虑体积膨胀，钢管对它的约束等因素。

显然，不是一个简单的应力-应变曲线所能概括的。

==========三向有限元分析，需要定义屈服面、流动准则和强化准则等等，而考虑钢管约束的混凝土本构关系，只是应力-应变关系。

对钢管混凝土的有限元分析，主要困难是如何定义屈服面，和模拟两个材料之间的滑移，我曾经用过接触分析（contact analysis）来求轴压构件的承载力，发现最大承载力能够比较精确地求得，但是精确的荷载-位移曲线很难获得，因为商用软件（Ansys\Marc）里面的D-P模型是塑性模型。

基于ANSYS接触分析的粘结-滑移数值模拟赵卫平【摘要】Contact analysis of pull-out specimen was carried out by using finite element program ANSYS 10. 0. A series of numerical simulation techniques, such as defining material model, establishing finite element model (FEM), generating contact element and post-processing were studied. The practical method of setting up 3-D contact pair with element Targel70 and Contal74 was emphatically introduced. Both friction coefficients of Coulomb friction model and adhesion strength were recommended. Finally, bond-slip numerical simulation was achieved based on ANSYS contact analysis. Results show that contact friction, contact pressure and contact state in the process of steel bar pull-out can be studied by this method, which makes up the deficiency of macro test. This method is feasible to simulate bond-slip relationship during pull-out test.%采用通用有限元程序ANSYS 10.0对拔出试件进行了接触分析,对数值模拟中的材料模型定义、有限元模型的建立、接触单元生成及后处理等关键技术进行了系统的研究；重点介绍了使用Targe170和Conta174单元建立三维接触对的实用方法,建议了库仑摩擦模型中摩擦因数和胶着强度的取值,最终实现了基于ANSYS接触分析的粘结-滑移数值模拟.结果表明:该方法可对钢筋拔出过程中的接触摩擦力、接触压力及接触状态等问题进行研究,弥补了宏观试验的不足,模拟拔出试验中的粘结-滑移关系具有一定的可行性.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2011(028)002【总页数】8页(P44-51)【关键词】高强混凝土；细晶粒钢筋；粘结-滑移；数值模拟；ANSYS；高温【作者】赵卫平【作者单位】同济大学建筑工程系，上海200092【正文语种】中文【中图分类】TU3750 引言1967年Ngo等［1］建立了第1个关于钢筋与混凝土粘结问题的有限元模型。

ansys中两种方法给材料添加材料属性1 第一种在划分网格之前指定1.1 main menu/preprocessor/meshing/mesh attributes/default attribs 出现meshing attributes 对话框，在【mat】material number下拉框中选择你需要的材料序号。

单击ok1.2 然后划分网格，则此次划分的网格的材料属性为选择的材料序号的属性。

2 第二种在划分网格之后指定2.1 先划分好网格2.2 点击select/entities/ 第一项选择areas ，第二项选择by num/pick,然后点击ok ，弹出面积选择框，选定面积，点击ok，完成面积选择2.3 点击select/entities,第一项选择elements，第二项选择attached to ，第三项选择areas，表示所要选择的单元为已选定面积中的单元，点击ok，选中面中的所有单元。

2.4 点击plot/replot,将只显示已选定的单元和面积。

2.5 点击main menu/preprocessor/material pros/change mat num,在new material number 文本框中输入你需要的材料序号，在elements No. to modefied 输入all 表示所选定的所有单元对应的材料属性转为此材料属性。

ansys多种材料怎样设置材料属性呀,用什么命令?GUI方式楼上正解，或者Proprecessor->Meshing->Mesh Attributes->Picked Volumes 命令为VATT本人喜欢在划分单元前先选好材料、实常数等再划分，命令流如下：type,1mat,1real,11vmesh,all对于其他不同材料，方式相同：ansys中的等效应力是什么物理含义？它与最大应力s1有什么区别，平常讨论应力分布，应该用等效应力还是最大应力s1呢？1）计算等效应力时是否需要输入等效泊松比呢？好像有效泊松比的默认值是0.5。

钢管混凝土柱子受压性能分析随着钢管混凝土技术的发展和应用，研究钢管混凝土柱子的受压性能越来越重要，文章基于ANSYS有限元软件，模拟钢管混凝土柱子受压过程，实现了ANSYS模拟钢管混凝土柱子的受压分析，验证了钢管混凝土柱子受压性能优于钢筋混凝土的结论。

1、钢管混凝土概述钢管混凝土是钢管内填入混凝土的一种新型构件，具有承载力高，施工简便，塑性、韧性好，耐火、耐腐蚀等诸多优点，同时具有很好的经济效益，因此，在诸多工程中取得了良好的应用。

近几年来，钢管混凝土构件在建筑，矿山，道路，桥梁，工业厂房，地铁车站方面都取得了良好的应用效果。

钢管混凝土自身的优点吸引了大批学者从事钢管混凝土的研究，其工作原理是：钢管约束混凝土，提供模板和约束力的作用，混凝土提供抗压能力，防止钢管屈曲，两种材料共同合作，发挥了钢管的承载力高的优点并克服了混凝土抗拉能力低的缺点，相比钢筋混凝土和纯钢结构节约了大量的成本，研究钢管混凝土柱子的受压性能对钢管混凝土技术的发展具有重要意义。

2、ANSYS软件简介ANSYS已经被广泛应用于航空，航天，土木，建筑，电磁等领域中，经过几十年的发展，已经与很多软件建立了对接关系，比如PROE，CAD，UG等大型建模软件。

ANSYS软件在模拟钢管混凝土柱子中已经有了较多的应用，其中中国矿业大学，西安电子科技大学已经成功运用ANSYS模拟成功了钢管混凝土柱子的受力分析，在结构工程中取得了广泛的应用。

利用ANSYS软件对钢管混凝土柱子受压性能进行分析，可以有效地降低成本，降低设计费用，尤其对钢管混凝土这种复合材料，运用ANSYS软件进行受力分析更是加快了其在工程领域的发展，有效解决了试验时模拟钢管混凝土柱子受力分析的一些不足，在试验室中，很容易发生受压轴偏移，混凝土凝固后不均匀，含有空隙等问题，但在ANSYS中却不存在这个问题。

3、ANSYS模拟钢管混凝土理论基础3.1、钢管混凝土力学假设钢管混凝土柱子的力学分析模型受到ANSYS软件的制约，需要运用弹性力学的方法对其力学分析模型进行假设，在ANSYS分析钢管混凝土力学模型条件下，钢管与混凝土受力分析模型假设如下：（1）假设钢管和混凝土一样，都属于弹性材料；（2）假设钢管与混凝土的接触属于均匀接触，没有滑移和空隙，在受力过程中始终保持弹性接触；（3）钢管的强度符合莫尔库伦强度理论；（4）钢管沿厚度方向上的径向应力呈线性分布，周向应力成均匀分布。

SOLID453-D结构实体单元产品：MP ME ST <> <> PR <> <> <> PP EDSOLID45单元说明solid45单元用于构造三维实体结构.单元通过8个节点来定义,每个节点有3个沿着xyz 方向平移的自由度.单元具有塑性,蠕变,膨胀,应力强化,大变形和大应变能力。

有用于沙漏控制的缩减积分选项。

有关该单元的细节参看ANSYS, 理论参考中的SOLID45部分。

类似的单元有适用于各向异性材料的solid64单元。

Solid45单元的更高阶单元是solid95。

图 45.1 SOLID45几何描述SOLID45输入数据该单元的几何形状、结点位置、坐标系如图45.1: "SOLID45 几何描述"所示。

该单元可定义8个结点和正交各向异性材料。

正交各向异性材料方向对应于单元坐标方向。

单元坐标系方向参见坐标系部分。

单元荷载参见结点和单元荷载部分。

压力可以作为表面荷载施加在单元各个表面上，如图45.1: "SOLID45 几何描述"所示。

正压力指向单元内部。

可以输入温度和流量作为单元节点处的体载荷。

节点 I 处的温度 T(I) 默认为 TUNIF。

如果不给出其它节点处的温度，则默认等于 T(I)。

对于任何其它的输入方式，未给定的温度默认为 TUNIF。

对于流量的输入与此类似，只是默认值用零代替了 TUNIF。

KEYOPT(1)用于指定包括或不包括附加的位移形函数。

KEYOPT(5)和KEYOPT(6)提供不同的单元输出选项（参见单元输出部分）。

当KEYOPT(2)=1时，该单元也支持用于沙漏控制的均匀缩减（1点）积分。

均匀缩减积分在进行非线性分析时有如下好处：•相对于完全积分选项而言，单元刚度集成和应力（应变）计算需要更少的CPU时间，而仍能获得足够精确的结果。

•当单元数量相同时，单元历史存储记录（.ESAV 和 .OSAV）的长度约为完全积分（2×2×2）的1/7。

ANSYS锈蚀型钢混凝土构件数值模拟方法研究王倩【摘要】以一根下翼缘均匀锈蚀的型钢混凝土梁作为分析对象,对使用大型有限元软件ANSYS进行锈蚀型钢混凝土结构有限元模拟所涉及到的问题进行了全面而系统的分析,其中重点研究了ANSYS模拟过程中通过减小型钢的截面面积和施加内压力来模拟均匀锈蚀的型钢混凝土构件的实用方法.【期刊名称】《兰州工业学院学报》【年(卷),期】2011(018)002【总页数】4页(P24-26,30)【关键词】型钢混凝土(SRC)构件;锈蚀;ANSYS软件;数值模拟技术【作者】王倩【作者单位】西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055【正文语种】中文【中图分类】TU375近些年来，型钢混凝土结构因其承载力强、刚度大、抗震性好等特点得到广泛应用，但型钢混凝土耐久性的研究还较少.型钢混凝土耐久性问题已陆续出现，因此型钢混凝土的耐久性问题将受到极大的关注.笔者对部分轻度锈蚀型钢混凝土梁有限元数值模拟全过程进行了研究，对模拟过程中所涉及到的材料选择、单元类型、模型建立、粘结滑移模拟、约束及荷载加载、后处理等问题进行了全面而系统的分析.本文将以一根下翼缘均匀锈蚀的型钢混凝土梁为例，详细介绍了ANSYS有限元模拟所涉及的问题.1 材料模型与单元类型1.1 材料模型1.1.1 碳化混凝土在结构使用寿命期内，混凝土碳化深度相对于构件截面的尺寸可忽略，且碳化后混凝土强度有所提高，但延性降低，因此可仍采用未碳化混凝土模型.混凝土材料需要定义两个单元表——本构关系曲线和混凝土破坏则.本文应力——应变曲线采用较为常见的单轴受压的Saenz模型，以多折线非线弹性模型(MISO)输入，这种选择不仅能较好反映混凝土的下降段，且使用简单方便.破坏准则采用ANSYS默认的W-W准则，需输入参数详见表1.1.1.2 锈蚀钢材由于锈坑的存在导致应力集中现象，从而使锈后钢材的弹性模量略小于锈前，由于此值较小，本文仍采用未锈钢材弹性模量.钢材随锈蚀率的增加，屈服点逐渐消失，本文锈后钢材本构关系采用双折线随动强化模型(Bkin模型).表1 混凝土材料输入参数立方体抗压强度弹性模量EC泊松比μ单轴抗压强度fc单轴抗拉强度ft剪力传递系数裂缝张开裂缝闭合fcu48000.16-0.23(0.76-0.85)fcu0.6225fc0.3-0.50.7-0.9注：在ANSYS中，单轴抗压抗压强度一般输入-1，从而关闭Solid65单元考虑混凝土压碎功能，能更好的保证计算收敛且不影响计算的准确度.1.2 单元类型混凝土采用Solid65单元，模拟混凝土的开裂、压碎、塑变及徐变.锈蚀及未锈蚀型钢均采用Solid45单元，纵向钢筋和箍筋均采用Link8单元，模拟钢材的拉伸、压缩、塑变及蠕变等特性.型钢与混凝土间的粘结采用Combination39单元，其实常数由广义力——位移曲线确定，无需定义材料性质.2 有限元模型的建立2.1 锈蚀单元建立2.1.1 锈蚀型钢处理均匀锈蚀的型钢混凝土结构中锈蚀部分可以采用两种方法处理：杀死锈蚀型钢和减小截面面积.杀死锈蚀可通过生死单元实现，易导致网格质量差及收敛困难；减少截面面积易于操作，经验证明对模拟结果的影响很小，本文采用的减小梁截面面积的方法.2.1.2 锈蚀型钢混凝土粘结滑移在较低锈蚀率下，锈蚀对钢筋与混凝土的粘结性能影响不大，且笔者为突出研究锈蚀型钢对型钢混凝土结构的影响，认为钢筋与混凝土完全粘结，仅考虑型钢与混凝土的粘结滑移.国内对锈蚀型钢混凝土的粘结试验研究尚未开始，故借鉴锈蚀钢筋混凝土的研究结果.锈蚀型钢与混凝土粘结性能类似于锈蚀光面钢筋与混凝土，由文献[3]可知，轻度锈蚀型钢随锈蚀程度增加，粘结性能有所提高，直至锈胀裂缝出现才开始降低.2.2 有限元模型建立由于锈蚀型钢混凝土建模过程中考虑型钢与混凝土之间的粘结滑移，故采用分离式模型.为保证网格划分规则且节点一一对应，本文采用"自顶向下"的建模方法，通过布尔运算、工作平面切割得到实体模型，这种方法简单、直观、不易出错.通过VSBW命令生成不同块体，如图1所示，在支座或集中荷载处加垫板，为防止出现应力集中.对于认为完全粘结的部分，直接进行glue运算，但不能用add；对于考虑粘结滑移的部分不能使用glue命令；图1 块体分割示意图通过select菜单和分配特性命令(XATT)对不同块体或线分配不同的单元属性，分别生成纵筋、箍筋、型钢及混凝土；通过XSIZE命令进行单元尺寸设置或等分设置后，采用映射网格划分，则生成的型钢和混凝土单元均匀平行六面体单元，且型钢和混凝土单元节点在整体坐标上可以保证一一对应，如图2所示.图2 锈蚀型钢混凝土单元划分沿梁长方向等分若干个截面，在该截面上生成弹簧单元用于模拟整个锈蚀构件中型钢与混凝土间的粘结滑移.弹簧单元的生成方法类似于钢筋生成，先选择生成单元的两个节点，再用E命令生成单元(如图3所示).图3 钢筋及弹簧单元示意图3 约束条件及荷载施加3.1 锈胀力的施加埋置于混凝土中的型钢锈蚀后，其产生的铁锈的体积是相应型钢体积的2～4倍，铁锈会向四周膨胀；而周围的混凝土会限制其膨胀，从而在交界面上产生了压力，这种压力称为型钢锈胀力.本文采用在与锈蚀型钢接触的混凝土截面上施加压力的方法模拟型钢的锈胀作用，如图4所示.图4 锈胀力示意图3.2 约束条件及荷载施加为节约时间，充分利用试件的受力特点和对称性，本文取1/2梁模型进行数值模拟，则在相应的对称面上施加对称约束.约束梁支座处X和Z两个方向的自由度进行，只允许梁对称面在Y方向上有位移.钢垫板上施加力和位移均可以实现加载，为保证较好的收敛，本文采用位移荷载法，如图5所示.图5 约束及荷载示意图4 模型求解模型求解参数的设置合理与否对计算收敛速度、计算时间和计算结果的输出文件大小及内容有很大的影响.混凝土结构的非线性数值模拟过程中，以下几项措施更易提高计算的收敛性能.子步数越多计算精度越高，但以延长运行时间为代价.子步数[NSUBST]设置的太大或太小都不好，对收敛的影响较大.可从收敛过程图判断其合理性，若力范数曲线在收敛曲线上面的走形很长，可考虑增大子步数，也可根据实际情况慢慢调整试算. 适当放大收敛准则，位移控制[CNVTOL,U]和力控制[CNVTOL,F]，均可放大到0.05.经对比分析，调整收敛准则对计算结果影响不大，但是对收敛速度影响很大. ANSYS程序缺省平衡迭代[NEQIT]的最大次数为25次，将其调整为较大数可令计算收敛，如200次.自动步长打开[AUTOTS,ON]后，在这个平衡迭代次数内，如果不能满足收敛准则，分析将尝试使用二分法；如果二分法不可能，则分析将终止或进行下一荷载步.关闭Solid45和Solid65等单元的额外形状选项、打开线性搜索[LNSRCH,ON]和预测[PRED,ON]，使用完全Newton-Raphon求解.采用以上措施，一般锈蚀型钢混凝土非线性模拟可以取得较满意的收敛结果.笔者进行的是数值模拟处于型钢混凝土耐久性的初期研究，还需今后的试验研究验证不断完善.参考文献：[1] 赵鸿铁.钢与混凝土组合结构[M].北京：科学出版社，2001.[2] 张誉，蒋利学，张伟平.混凝土结构耐久性概论[M].上海：科学技术出版社，2003.[3] 孙彬,牛荻涛.锈蚀光圆钢筋与混凝土的粘结强度模型[C]. 第16届全国结构工程学术会议,2007.[4] 朱童.型钢混凝土耐久性的研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学,2005.[5] 梁兴文，叶艳霞.混凝土结构非线性分析[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.[6] 尚晓江，邱峰，赵海峰.ANSYS结构有限元分析方法与范例应用[M].北京：中国水利水电出版社，2008.[7] 杨勇.型钢混凝土粘结滑移基本理论及其应用[D]. 西安:西安建筑科技大学，2005.。

SOLID65单元描述：SOLID65单元用于含钢筋或不含钢筋的三维实体模型。

该实体模型可具有拉裂与压碎的性能。

在混凝土的应用方面，如用单元的实体性能来模拟混凝土，而用加筋性能来模拟钢筋的作用。

当然该单元也可用于其它方面，如加筋复合材料（如玻璃纤维）及地质材料（如岩石）。

该单元具有八个节点，每个节点有三个自由度，即x,y,z三个方向的线位移；还可对三个方向的含筋情况进行定义。

本单元与SOLID45单元（三维结构实体单元）的相似，只是增加了描述开裂与压碎的性能。

本单元最重要的方面在于其对材料非线性的处理。

其可模拟混凝土的开裂（三个正交方向）、压碎、塑性变形及徐变，还可模拟钢筋的拉伸、压缩、塑性变形及蠕变，但不能模拟钢筋的剪切性能。

有关SOLID65单元的更细节的描述请参见《ANSYS理论手册》。

PLANE182用于2维实体结构建模。

本单元即可作为平面单元（平面应力、平面应变或广义平面应变），也可作为对称单元。

本单元有四个节点，每个节点有两个自由度：XＹ方向的平移。

本单元具有塑性，超弹性，应力刚度、大变形和大应变能力。

并具有力-位移混合公式能力，可以模拟接近不可压缩的弹塑性材料和完全不可压缩超弹性材料的变形。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。

CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。

每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。

招商银行上海大厦连桥结构设计曲宏;周春【摘要】The link-bridge of China Merchants Bank (CMB)Shanghai building is a complex tall building with a long-span link-bridge between the main towers.The link-bridge is a multi-storey truss in rigid connections with main towers.This paper demonstrates the analysis and design method of CMB Shanghai Building.The state curve of the member for the process of the elastic,cracking,elasto-plastic and bearing-capacity reduction is calculated by the comparison between the elastic-plastic dynamic analysis and shaking table test results.The sequence and the distribution of the plastic hinges and weakness parts of the structural element are concluded. According to the above results,the weakness parts are strengthened in the stage of structural design.The characteristics of bearing capacity and deformation capacity are obtained by experimental study on critical joints combined with numerical analysis. <br> For the long-span steel structure,hoisting sequence,shrinkage and creep effects of main towers are influence factors on the stress of the link-bridge.The construction phase analysis is carried out.Through variety of feasible installation scheme contrastive analysis to determine the reasonable construction sequence so that to minimize the initial stress and initial deformation of the interior structure as much as possible during the construction.%招商银行上海大厦连桥部分为采用强连接的高位大跨度连体结构，属于复杂高层建筑。